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      蓄熱除霜在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

      2021-09-29 14:45:52珠海格力電器股份有限公司
      電子世界 2021年14期
      關(guān)鍵詞:除霜冷媒換熱器

      珠海格力電器股份有限公司 趙 亮

      廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)器人學(xué)院 鄭婉君

      在空調(diào)系統(tǒng)制熱過程中,當(dāng)室外換熱器表面溫度低于0℃,且低于空氣的露點溫度時,室外換熱器表面的水蒸氣會冷凝結(jié)霜。通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)化霜過程室內(nèi)溫度降低2~7℃,平均下降4.5℃,化霜過程溫度波動大,用戶舒適性差。蓄熱除霜技術(shù)是近年來應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的新技術(shù),該技術(shù)能有效解決空調(diào)化霜過程的舒適性問題,現(xiàn)本文對蓄熱除霜技術(shù)做一下闡述。

      冬季在寒冷地區(qū),尤其是在低溫高濕地區(qū),空調(diào)制熱運(yùn)行時室外機(jī)經(jīng)常會結(jié)霜,結(jié)霜后為了保證機(jī)組的正常運(yùn)行,通常過一段時間就會進(jìn)行一次化霜運(yùn)行?;^程中,因為是反向制冷化霜,室內(nèi)蒸發(fā)器變?yōu)榈蜏貜氖覂?nèi)吸熱,為了避免吹冷風(fēng),室內(nèi)的風(fēng)機(jī)一般會停止運(yùn)行,這樣就造成了室內(nèi)溫度的波動。通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)化霜過程室內(nèi)溫度降低2~7℃,平均下降4.5℃,化霜過程溫度波動大,用戶舒適性差。結(jié)霜和化霜過程嚴(yán)重影響制熱效果和舒適性,該過程能耗高,該問題屬于行業(yè)難題。蓄熱除霜技術(shù)是近年來應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的新技術(shù),該技術(shù)能有效解決空調(diào)化霜過程的舒適性問題,現(xiàn)本文對蓄熱除霜技術(shù)做一下闡述。

      1 蓄熱除霜的原理

      以多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)為例,蓄熱模塊作為一個選配件,和室內(nèi)機(jī)并聯(lián)安裝。蓄熱模塊和室內(nèi)機(jī)一樣,有氣管和液管與外機(jī)相連,其中液管上有節(jié)流裝置,控制蓄熱模塊中的冷媒流量。制冷模式下,蓄熱模塊上的節(jié)流裝置關(guān)閉,蓄熱模塊不起到任何作用,也不影響內(nèi)機(jī)的正常運(yùn)行。制熱模式分為兩個階段,蓄熱過程及蓄熱化霜過程。蓄熱過程,室內(nèi)機(jī)正常制熱的同時,蓄熱模塊節(jié)流裝置打開,蓄熱材料被高溫高壓的冷媒加熱,當(dāng)蓄熱材料達(dá)到設(shè)定溫度時,就會關(guān)閉節(jié)流裝置。蓄熱化霜過程,室內(nèi)機(jī)的節(jié)流裝置關(guān)閉,冷媒僅在蓄熱模塊中流動,低溫冷媒通過吸收蓄熱模塊中的熱量蒸發(fā),然后經(jīng)壓縮機(jī)給外機(jī)換熱器化霜。采用蓄熱除霜的優(yōu)點主要有兩個,一個是化霜過程冷媒不在室內(nèi)機(jī)流動,所以化霜過程室內(nèi)機(jī)不會從房間吸熱,使房間急劇降溫,另一個是化霜時間短,由于蓄熱材料在蓄熱過程吸收了大量的熱,并保持了一個較高的溫度,所以化霜過程可以較快的加熱冷媒用于化霜。

      2 蓄熱材料的選用

      蓄熱材料的選用會直接影響蓄熱模塊的性能,影響化霜時間和房間舒適度,影響生產(chǎn)使用成本和環(huán)保性。蓄熱材料的選用需要滿足家庭的實用性及經(jīng)濟(jì)性需求,用于空調(diào)的蓄熱材料需要具備以下特點:第一,要求材料相變潛熱高,儲能密度大,這樣才能使蓄熱模塊小型化,避免蓄熱模塊體積過大,實際使用安裝不便或不美觀的情況。第二點,蓄熱材料的相變溫度要合適,相變過程可逆性好,由于通常情況下制熱空調(diào)的高壓側(cè)溫度在50℃左右,低溫工況下高壓側(cè)溫度更低,所以要求蓄熱材料相變溫度不能太高。第三,蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)要高,導(dǎo)熱系數(shù)高就意味著換熱快,蓄熱過程短,能量損失小,化霜過程時間短,室內(nèi)溫度波動小。第三,要滿足環(huán)保要求,蓄熱材料要求物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,材料無毒、無腐蝕、無污染。第四,蓄熱材料的經(jīng)濟(jì)性,蓄熱材料來源廣、成本低,才能在人們的日常生活中大規(guī)模推廣應(yīng)用。

      相變蓄熱材料根據(jù)熔點,可分為低溫相變材料(100℃以下)、中溫相變材料(100-250℃)、高溫相變材料(250℃以上)。由于空調(diào)系統(tǒng)高壓溫度的限制,用于空調(diào)系統(tǒng)的相變蓄熱材料一般為低溫相變材料。

      根據(jù)相變材料類型,蓄熱材料可分為無機(jī)相變材料,有機(jī)相變材料,復(fù)合相變材料。各類材料的優(yōu)缺點如表1所示。

      表1 蓄熱材料的優(yōu)缺點

      3 蓄熱模塊的結(jié)構(gòu)形式

      用于空調(diào)的蓄熱模塊一般有內(nèi)置式和外置式,內(nèi)置式的蓄熱模塊在空調(diào)機(jī)內(nèi)部,外置式的蓄熱模塊一般作為空調(diào)機(jī)組配件,通常安裝在室內(nèi)側(cè),安裝方法和風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)類似,吊裝于天花內(nèi),但是無需接風(fēng)管,也不需要人為操控。

      蓄熱模塊一般分為換熱器、蓄熱材料、節(jié)流裝置和電控部件四個部分。換熱器和空調(diào)內(nèi)機(jī)類似,可以采用管翅式,也可以采用微通道式,換熱器的結(jié)構(gòu)需要考慮和蓄熱材料的充分換熱。蓄熱材料填充于換熱器周圍,并使用容器密封。節(jié)流裝置一般使用電子膨脹閥,用于控制冷媒流量。電控部件主要用于采集蓄熱模塊的進(jìn)出管溫度,并通過管溫判斷蓄熱模塊的狀態(tài),再根據(jù)需求控制電子膨脹閥開度調(diào)節(jié)模塊中冷媒的流量。

      外置式的蓄熱模塊根據(jù)機(jī)組的容量,可單獨(dú)使用,也可以多個模塊并聯(lián)使用。并聯(lián)的模塊越多,儲存的能量也越大,化霜過程可吸收的熱量越多,化霜效果也越好。

      4 蓄熱模塊的控制方法

      蓄熱模塊的控制指的是蓄熱模塊的流量分配,冷媒流量分配策略優(yōu)劣直接決定了制熱效果、蓄熱過程和化霜的效果。如果蓄熱模塊流量過大,那么普通制熱內(nèi)機(jī)的流量就會不足,造成制熱能力差;如果蓄熱模塊流量太小,那么會造成蓄熱效率低,化霜效果差,達(dá)不到預(yù)期的效果。蓄熱模塊的流量控制要綜合考慮制熱效果及化霜效果。

      正常制熱模式下,當(dāng)蓄熱材料的溫度達(dá)到預(yù)期要求之后,就減小蓄熱模塊中的冷媒流量以節(jié)約能源,同時增強(qiáng)內(nèi)機(jī)制熱效果。當(dāng)需要化霜時,就控制冷媒流量已達(dá)到最佳的換熱效果,使化霜既快又徹底。

      5 蓄熱模塊的設(shè)計要點

      蓄熱模塊作為一種新型的空調(diào)系統(tǒng)的舒適性配件,具有較高的市場推廣價值。一般來說,蓄熱模塊的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下原則:

      (1)選取的蓄熱材料應(yīng)當(dāng)具備良好的傳熱性能,由于化霜過程時間短,蓄熱模塊應(yīng)當(dāng)在短時間內(nèi)將自身的熱量迅速的傳遞到換熱器,才能保證化霜迅速又徹底,真正達(dá)到舒適性的目的;

      (2)蓄熱器需要具備易加工性的特點,生產(chǎn)成本不能太高,生產(chǎn)工藝簡單,成本低的產(chǎn)品才容易在市場中推廣應(yīng)用,人們才更容易接受;

      (3)蓄熱模塊設(shè)計的體積不能太大,應(yīng)當(dāng)具備安裝的便捷性。因為蓄熱模塊需要安裝于空調(diào)機(jī)組內(nèi)部或安裝于用戶房間內(nèi),模塊外形太大不利于安裝,也影響美觀。

      結(jié)束語:采用蓄熱除霜的空調(diào)機(jī)組在低溫工況下具備良好的制熱性能,可以有效的提高低溫制熱量,減小化霜過程中室溫的波動,該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于北方地區(qū)或是冬冷夏熱地區(qū),在高濕地區(qū)的效果應(yīng)該尤為明顯。該技術(shù)目前已在多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)上應(yīng)用,并且已有相關(guān)產(chǎn)品面市,該技術(shù)的應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景。

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